Ниобий

НиобийНИОБИЙ, Nb, химический элемент V группы периодической системы, аналог ванадия и тантала; атомный вес 93,5, порядковый номер 41. В свободном состоянии ниобий представляет собою металл серовато-белого цвета, обладающий высокой твердостью, ковкостью и тягучестью, хорошо принимающий холодную обработку. Чистый ниобий имеет удельный вес 12,7; температура плавления ~ 1950°С; температура кипения 3300°С (предположительно); он легко окклюдирует газы, постоянен на воздухе и довольно устойчив по отношению к щелочам и кислотам (легко разъедается только смесью плавиковой и азотной кислот); парамагнитен (магнитная восприимчивость λ = + 1,4·10-6). В Америке для ниобия принято название Колумбии и химический символ Сb.

Соединения ниобия весьма разнообразны, но мало изучены. С кислородом ниобий образует несколько окислов, из которых с достоверностью известны NbO, NbO2 (или Nb2О4) и Nb2О5. Двуокись ниобия, NbO2 - черные кристаллы правильной системы, с металлическим блеском, удельный вес 6,3, нерастворимые в HNO3, растворяющиеся в НСl. Пятиокись ниобия, ниобивый ангидрид, Nb2О5,- белый аморфный порошок или зеленые кристаллы; удельный вес 4,47; температура ~ 1520°С; нерастворима в кислотах, за исключением НF; при восстановлении переходит в NbО2.

Окисел Nb2О5 имеет амфотерный характер: при сплавлении со щелочами он образует соли ниобиевой кислоты (ниобаты), MeNbО3, которые при действии кислот (даже очень слабых, например СО2) выделяют свободную ниобиевую кислоту; последняя же способна растворяться в избытке сильных кислот (НСl, H2SO4, с образованием солей, в которых Nb играет уже роль катиона. Ниобаты, как природные, так и искусственно полученные, могут отвечать различным гидратным формам окисла Nb2O5: известны соли метаниобовой кислоты (например KNbО3·2Н2О), ортониобовой (K2HNbО4·6H2О) и пирониобовой (К3НNb2O7·6Н2O), а также соли полиниобовых кислот, например K8Nb6О19·16H2О. Из солей ниобия известны гл. обр. галоидные соединения: NbF5 - бесцветные кристаллы, удельный вес 3,29, температура плавления 75,5°С, температура кипения 218°С; NbCl5 - желтые иглы, растворимые в спирте, удельного веса 2,75, температура плавления 194°С, температура кипения 241°С;получается накаливанием Nb2О5 с углем в струе хлора; водой разлагается, при высокой температуре диссоциирует на NbCl3 и Cl2; NbBr5 - тёмно-красный порошок, температура плавления около 150°С, температура кипения 270°С. При действии на NbC5 небольшого количества воды образуется хлорокись NbOCl3 - шелковистая кристаллическая масса, возгоняющаяся при 400°С; ей аналогичны соединения NbOF3 и NbOBr3. Все галоидные соединения ниобия легко образуют комплексы с галогенидами щелочных металлов, особенно с флюоридами, например: NbF5·2KF, NbOF3·2KF, NbО2F·KF,NbОCI3·2KCl,NbОBr3·2NaBr и т. п. Перекись водорода при действии на ниобаты или на NbOF3·2KF дает производные надниобовой кислоты, H3NbО5, растворяющиеся в H24 с интенсивным желтым окрашиванием, что является наиболее специфической реакцией на Nb. Поглощая водород, ниобий образует твердый раствор тускло-серого цвета, удельного веса 6,3—6,6, легче поддающийся действию HF и горячих щелочей, чем чистый ниобий, и при накаливании на воздухе загорающийся.

По распространенности в природе ниобий принадлежит к числу довольно редких элементов; он встречается почти всегда совместно с танталом. Источниками получения ниобия могут служить следующие минералы, находимые в пегматитовых жилах магматических пород: колумбит (ниобит) и танталит (Fe, Mn)(Nb, Та)2О6 (в первом преобладает Nb, во втором - Та; месторождения известны в Колумбии, Норвегии и в Ильменских горах на Урале), а также фергюсонит, эшинит, эйксинит, самарскит, нолит и пирохлор - весьма сложные изоморфные смеси ниобатов, танталитов, титанитов и торианатов железа и кальция, церия, иттрия и др. редкоземельных металлов, часто содержащие еще фтор и радиоактивные элементы. Переработка этих минералов заключается, по Мариньяку, в сплавлении их с бисульфатом (NaHSО4) и выщелачивании плава кипящей водой, причем в остатке получаются ниобовая и танталовая кислоты. Обработкой сернистым аммонием из них удаляют Sn и W, остаток растворяют в плавиковой кислоте и прибавлением KF осаждают Та в виде TaF5·2KF, в то время как легче растворимый NbF5·2KF остается б. ч. в растворе. Полное разделение Nb и Та представляет значительные трудности. Металлический ниобий может быть получен из его галоидных солей путем восстановления натрием или водородом при высокой температуре.

Металлический ниобий появился на рынке с 1928 г.; единственным поставщиком его является в настоящее время фирма «Fansteel products Со.» в Чикаго, США. Постоянных областей применения ниобий еще не имеет. В небольших количествах он применялся для изготовления частей физических и химических приборов, электролитических выпрямителей тока и т. п.; в будущем намечается возможность использования ниобия в технических ферросплавах специального назначения (например для химической аппаратуры).

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 14 - 1931 г.